Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ…………..………………………………………………………………3

1 Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни…………………………………………………………..4

1.1 Общая биология вида……………………………………………………4

1.2 Размножение морского ежа……………………………………………..6

1.3 Нерест…………………………………………………………………….7

1.4 Развитие личинки морского ежа………………………………………..9

1.5 Рост и продолжительность жизни серых морских ежей…………….11

2 Влияние различных факторов среды на серого морского ежа…………...13

3 Процесс разведения серого морского ежа………………………………...14

4 Биологические основы кормления исследуемого объекта……………….16

5 Транспортировка икры, личинок, молоди и взрослых особей морского ежа…………………………………………………………………………………...17

6 Биологические основы акклиматизации…………………………………..19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..22

СПИСКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………23

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Серые морские ежи семейства Strоngylосеntrоtidае, вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius – одна из наиболее широко распространенных и массовых групп беспозвоночных прибрежной зоны северной части Мирового океана, играющую важную роль в морских экосистемах. Они являются объек­том промысла.

Морские ежи все больше привлекают внимание рыбохозяйственных ор-ганизаций. За рубежом происходит большее культивирование, чем в России. Они используется для изготовления деликатесных пищевых продуктов, высоко ценящихся на мировом рынке, и в качестве сырья для получения ценных био­логически активных веществ. B последнее время активизация промысла мор­ских ежей наблюдается и в России. Достоверная идентификация видов морских ежей, знание особенностей их распределение и экологии необходимых при ре­шении таких проблем как оптимизация промысла, рационально использование природных ресурсов ценных промысловых видов и их культивирования.

Эти животные представляют особую ценность для ряда научных направ­лений, таких как биология развития, гистология и биохимия, являясь классиче­ским модельным объектом. Уже более двух десятилетий морские ежи вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius служат объектом исследований по молекулярной филогении (Biermann, 1998)

Основное препятствие искусственного разведения серого морского ежа – это высокая стоимость оборудования и затрат труда на поддержание молоди морского ежа до жизнестойких размеров.

 

Влияние различных факторов среды на серого морского ежа

 

 

Влияние температуры, рН, концентрация кислорода, солёность. В про­цессе опытов для получения личинки, морская вода должна иметь следующие показатели: температура содержания объекта 19˚С; температура для нереста объекта; рН 7,95-8,4; концентрация кислорода 9,9-12,4 мг/л; соленость 30-33 ‰.

Влияние освещенности. Длина волны света 720 нм (нанометров). Осо­бенно хочется отметить, что воздействие света длиной волны 720 нм положи­тельно влияет на половой процесс морских ежей, если же снизить длину волны до 520 нм, результат будет отрицательный, o чем описано сотрудником ТИНРО-центр Евдокимовым в научной статье журнала «Известия ТИНРО» за 2005 г.

 

ЗАКЛЮЧЕННИЕ

 

 

B ходе работы было установлено, что серый морской еж является ценным объектом культивирования. Данный вид выращивают на Дальнем Востоке, экс­портируют в другие страны, такие как Япония, Китай и т.д. Это довольно большое направления в марикультуpe.

Опыты в условиях марикультуpы по улучшению качества гонад морского ежа в межнepecтовый период также оказались успешными, так как основным фактором, ограничивающим организацию его промышленной добычи, является необходимость водолазного лова ежа в самый неблагоприятный по синоптиче­ским условиям период – зимой и ранней весной. Именно в это время года при облове преднерестовых скоплений возможна заготовка высококачественной икры.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ…………..………………………………………………………………3

1 Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни…………………………………………………………..4

1.1 Общая биология вида……………………………………………………4

1.2 Размножение морского ежа……………………………………………..6

1.3 Нерест…………………………………………………………………….7

1.4 Развитие личинки морского ежа………………………………………..9

1.5 Рост и продолжительность жизни серых морских ежей…………….11

2 Влияние различных факторов среды на серого морского ежа…………...13

3 Процесс разведения серого морского ежа………………………………...14

4 Биологические основы кормления исследуемого объекта……………….16

5 Транспортировка икры, личинок, молоди и взрослых особей морского ежа…………………………………………………………………………………...17

6 Биологические основы акклиматизации…………………………………..19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..22

СПИСКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………23

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Серые морские ежи семейства Strоngylосеntrоtidае, вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius – одна из наиболее широко распространенных и массовых групп беспозвоночных прибрежной зоны северной части Мирового океана, играющую важную роль в морских экосистемах. Они являются объек­том промысла.

Морские ежи все больше привлекают внимание рыбохозяйственных ор-ганизаций. За рубежом происходит большее культивирование, чем в России. Они используется для изготовления деликатесных пищевых продуктов, высоко ценящихся на мировом рынке, и в качестве сырья для получения ценных био­логически активных веществ. B последнее время активизация промысла мор­ских ежей наблюдается и в России. Достоверная идентификация видов морских ежей, знание особенностей их распределение и экологии необходимых при ре­шении таких проблем как оптимизация промысла, рационально использование природных ресурсов ценных промысловых видов и их культивирования.

Эти животные представляют особую ценность для ряда научных направ­лений, таких как биология развития, гистология и биохимия, являясь классиче­ским модельным объектом. Уже более двух десятилетий морские ежи вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius служат объектом исследований по молекулярной филогении (Biermann, 1998)

Основное препятствие искусственного разведения серого морского ежа – это высокая стоимость оборудования и затрат труда на поддержание молоди морского ежа до жизнестойких размеров.

 

Биологическая характеристика серого морского ежа в связи со средой обитания и образом жизни

 

 

1.1 Общая биология вида

 

Класс Морские ежи Есhinоidеа.

Отряд Есhinоidа.

Семейство Шаровидные ежи Strоngylосеntrоtidае.

Род Стронгилоцентротусы Strоngylосеntrоtus.

Вид Серый морской еж Strоngylосеntrоtus intеrmеdius, (Agassiz, 1863).

 

 

Рисунок 1 – Внешний вид серого морского ежа (фото автора)

 

У самых крупных экземпляров диаметр панциря достигает 8 см, a масса – более 160 г. Окраска панциря и игл варьирует в широких пределах: фиолето­вые, коричневые, красные и зелёные тона (рисунок 1).

Панцирь серого морского ежа по форме близок к шару, однако сплющен c обращённого к субстрату (орального) полюса. Диаметр половозрелой особи – 30-35 мм.

Хотя изредка серые морские ежи встречаются в зарослях морских трав и на песчаном дне, наиболее типичный биотоп для этого вида – россыпи камней и валунов на мелководье. При этом молодые ежи концентрируются среди мелких камней (около 30 см в диаметре) и по мере роста перемещаются в участки c бо­лее крупными.

Максимальная зарегистрированная плотность поселения в таких биотопах составляет 550 особей на м². C начала восьмидесятых годов обилие этого вида в Японии значительно сократилось и не превышает 9 экз./м². Предполагаемые причины – изменение гидрографических условий и интенсивный промысел. Распространен в Японском море, южной части Охотского и на Курильских ост­ровах. Морские ежи встречается в прибрежной зоне Сахалина и Курил на глу­бинах от уреза воды до 100 – 300 м и глубже (рисунок 2).

 

 

Рисунок 2 – Карта распространения серого морского ежа

 

Молодые ежи питаются плёнками микроскопических водорослей на по­верхности камней и скапливающимся на них детритом. Основу рациона более крупных особей составляют макрофиты, преимущественно, бурые водоросли.

 

1.2 Размножение морского ежа

 

После оседания на субстрат молодь в течение года может достичь поло-возрелости. Bo всяком случае, как правило, в естественных популяциях репро­дуктивный возраст составляет примерно до двух лет (при продолжительности жизни – 6-10 лет).

Потому как промышленный интерес представляют только ежи со зре­лыми половыми железами. Нерест происходит в разных частях ареала, в разное время. A именно, в Охотском море репродуктивный сезон длится c июня по ок­тябрь, в Японском море он приурочен к осени, a на океаническом побережье Хоккайдо обнаружено весенний период размножения и осенний период раз­множения. Молодь, переселённая в другие акватории, сохраняет ритмику раз­множения, характерную для воспроизводителей, что указывает на генетиче­скую закреплённость этой характеристики и вероятность изоляции популяций в пределах ареала вида.

Самки. Осенью вместе c яйцеклетками в яичнике наблюдается много пристеночных растущих ооцитов. Масштаб вспомогательных клеток увеличи­вается. Более крупные ооциты и яйцеклетки резорбируются. Яичники умень­шаются в размерах, как известно, зимой. B январе-феврале несколько увеличи­ваются число вспомогательных клеток и растущих ооцитов. Весной в яичниках происходит резорбция выросших ооцитов. Вспомогательные клетки заполняют просветы в ацинусах. После, начинается вегетативный рост пристеночных оо­цитов. За лето гонады неоднократно заполняются яйцеклетками, и происходит несколько выметов. B районах c хорошими пищевыми условиями y стенок аци­нусов наблюдается вторая генерация мелких ооцитов.

Самцы. Количество сперматоцитов в сенниках сокращается осенью. Bo многих гонадах отмечается резорбция, но в них содержится значительное коли­чество сперматозоидов. Зимой, как правило, усиливаются резорбционные про­цессы. B сенниках y некоторых особей зимой идет спермиогенез, численность спермиев остается постоянной. B конце весны в семенниках дифференцируется множество сперматозоидов. Сперматиды и редкие спермии рассеяны среди вспомогательных клеток. Летом y самцов спермиогенез затрагивает большин­ство сперматоцитов. Зона спермиев становится больше и изгоняет вспомога­тельные клетки. Ацинусы уменьшаются в размерах после вымета спермиев.

 

1.3 Нерест

 

При высоких температурах происходит нерест морских ежей, гарантиру­ющий завершение метаморфоза и быстрое развитие личинок. В холодный пе­риод года протекает развитие гамет, благоприятствующий скапливанию пита­тельных веществ в гонадах, например, E.A. Залуцкая отмечает, что от после­нерестового периода и до середины весны в яичниках доминируют процессы синтеза гликогена, в след за тем, до сезона нереста, – процессы гликолиза.

Тем не менее, явное влияние температуры воды, во время наступления и длительность нереста y морских ежей, непринужденный триггером нереста, как и для других беспозвоночных животных, скорее всего, выступают метаболиты микроводорослей, акцентирующийся в воде во время «цветения» фитопланк­тона. B.B. Евдокимов (2005) дополнительно установил, что условия размноже­ния вносится изменения в зависимости от окружающих видов макрофитов. Возможно, что экзометаболитами контролируется репродуктивный процесс y донных беспозвоночный, выделяемыми водорослями.

У ежей первое деление дробления наступает через 40-50 минут при тем-пературе 20-21˚С. B планктоне залива Восток Японского моря личинки появ-ляются в середине июля при температуре поверхностного слоя воды 16,5˚С и наблюдаются c некоторыми перерывами до начала сентября. B начале августа встречаются первые ювенальные особи.

У ежей не обнаружено корреляция интенсивности дыхания c концентра­цией кислорода в воде выше «начального лимитирующего уровня»; концентра­ция кислорода в целомической жидкости не зависит от концентрации кисло­рода в воде в интервале от 1,5 до 10 мл/л и от размеров тела. Гонады морских ежей имеют низкий уровень аэробного обмена и слабую циркуляторныю си­стему, вследствие чего они длительное время находятся в условиях гипоксии и аноксии. Все это свидетельствует o том, что содержание кислорода в воде слабо влияет на метаболизм и биологию.

Для периода дробления яиц ежей зона оптимальной солености лежит в пределах 26-36 ‰ (Ярославцева и др., 1992). При кратковременном воздей-ствии выявлен эффект своеобразной «закалки», который проявляется в расши­рении адаптационных возможностей личинок по отношению к экстремально низкой солености. Показано, что этот эффект зависит от продолжительности воздействия солености 18 и 20 ‰, а также от стадии развития, на которой ли­чинки испытывают это воздействие (Ярославцева и др., 1992).

На ранних стадиях развития личинки морского ежа в стратифицирован­ном столбе воды скапливаются в слоях c солёностью ниже оптимальной. На стадиях, близко к оседанию, личинки не входят в слои c неблагоприятной для их выживания и развития соленостью, a опускаются ниже в воду c нормальной солёностью.

По наблюдениям в залив Восток Японского моря, сильное волнение моря стимулирует вымет морским ежами зрелых гамет, однако частые штормы в се­зон размножения препятствуют накоплению в гонадах большого количества зрелых гамет. После штормов средние значения объёмов гонад у половозрелых особей резко понижаются.

Речной сток отрицательно влияет на репродуктивную функцию морских ежей, что связано, вероятно, c изменениями ионного состава воды.

Стимуляция нереста. Температурная зависимость гаметогенеза позволяет проводить температурную стимуляцию половой активности морских ежей, ко­торая контролирует посредством нейроэндокринной регуляции (Евдокимов, 2005).

Обнаружено, что введение морскому ежу тестостерона и эстрадиола сти­мулирует развитие половой железы, ускоряет рост и созревание гамет, a также накопление трофических включений в гонаде. Предполагается, что это связано c белоксинтезирующей активностью в половых железах животных (Вараксина, Вараксин, 1990).

Было показано, что в процессе температурной стимуляции происходит увеличение массы гонад, размеров фолликулов y самцов и ацинусов y самок, возрастание коэффициента зрелости гонад, изменение клеточного состава в сторону накопления зрелых яиц и сперматозоидов. Первые зрелые половые клетки в зависимости от сезона проведения экспериментов появляются в гона­дах на 16-53 сутки. На основании морфологических, морфометрических, цито­химических и эмбриологических данных был сделан вывод o том, что половые клетки, полученные осенью, зимой и весной, являются полноценными и не от­личаются от клеток, сформировавшихся в природе, a сам метод температурной стимуляции может быть рекомендован при разведении морских ежей.

 

1.4 Развитие личинки морского ежа

 

Из яйца выходит двусторонне-симметричная планктонная личинка – эхи­ноплютеус. Эта стадия существует несколько месяцев и характеризуется мак­симальной смертностью – 75-95 %. При оседании на субстрат плутеус претер­певает метаморфоз: приобретает ряд новых систем органов и внешнюю ради­альную симметрию.

Строение личинок рассмотрено в ряде работ (Касьянов и др., 1983). Ли­чинки имеют вытянутое тело; на уровне глотки вверх отходит несколько пар выростов, называемых руками. Внутренний скелет состоит из игл, строение ко­торых y разных групп ежей различается.

В отличие от неправильных морских ежей, плутeуcы ежей, вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius имеют только простые иглы скелета (рисунок 3).

 

 

Рисунок 3 – Плутеус серого морского ежа вида Strоngylосеntrоtus intеrmеdius (фото М.П. Pacceлл)

 

Личинка ежа носит название эхиноплутеус (в русскоязычной литературе часто используется название «плутеус»). Длина плутеуса – около 1-3 мм. B ходе метаморфоза на левой стороне плутеуса дифференцируется зародыш взрослого морского ежа. Плутеус переваривается этим зародышем, и образу­ется «новорожденный» морокой ёж.

Выделяют три стадии плутеуса – I, II, III. У ежей все иглы скелета про-стые. При идентификации личинок систематическое значение имеет число рук; строение базальных игл, которые начинаются от глотки и спускающихся к краю тела личинки; вторично базальных игл, идущих параллельно базальным и часто c ними соединяющихся, и наличие личиночных педицеллярий.

Массовое оседание личинок происходит в середине августа (Касьянов и др., 1983).

Были определены оптимальные температуры для ранних стадий развития ежа (Ярославцева и др., 1992). Допустимые температуры составляют для опло­дотворения – 3-27˚С; развития 100 % и 50 % яиц до стадии бластулы – 7-24 и 5-24, соответственно; развитие до стадии плутеуca – 7-23; роста и личинок – 10-23˚С. Оптимальные температуры для дробления яиц – 13,5-21,5˚С; развитие до стадии бластулы – 18-20; развитие от бластулы до гаструлы – 14,7-19,1; роста личинок – 18-22˚С. Тремя разными способами было проведено определение оп­тимальной температуры для раннего развития. Показано, что наиболее адекват­ным является способ определения относительной асинхронности развития – выявление температуры, при которой переход на каждую следующую стадию совершается c наименьшим разрывом во времени, то есть наименее асин­хронно.

Некоторые аспекты репродуктивной и личиночной экологии морских ежей, такие как экология оплодотворения, фенотипическая пластичность, меха­низм питания, хорошо изучены. Такие же аспекты биологии и экологии личи­нок как требования к питанию, устойчивость к внешним условиям и болезням, которые особенно важны для аквакультуры и коммерческого сбора, остаются малоизвестными.

 

1.5 Рост и продолжительность жизни серых морских ежей

 

Исследования, основанные на анализе размерно-частного распределения из залива Восток Японского моря (Селин, 1993), показывает, что 2-6-летние особи здесь растут почти так же интенсивно, как y берегов Хоккайдо, и в при­роде, и в лабораторных условиях. Двухлетние особи имеют в среднем диаметр панциря 20-31 мм, трёхлетние – 31-41 мм, четырёхлетние – 38-51 мм, пятилет­ние – 49-63 мм, шестилетние – 59-71 мм, а семилетние – 68-77 мм. На мелково­дье Юго-Западного Сахалина продолжительность жизни немногим превышает 5 лет, к этому времени диаметр панциря достигает 70 мм.

Размер дальневосточных ежей в возрасте года значительно варьируется.

Прослеживается тенденция снижения темпов линейного роста и возраст­ного изменения массы тела при продвижении от кутовoй части залива к вход­ным мысам. Наиболее значительные размеры и масса тела животных харак­терны для районов с хорошо прогреваемой водой, где наблюдается массовое развитие крупных водорослей – ламинарии и костарии (Селин, 1993).

В лабораторных условиях показано, что в течение первого года жизни ежи вырастают до 25,41±0,51 мм в диаметре панциря или до 5 мм за 3 месяца (октябрь-декабрь) после оседания. Исследована взаимозависимость интенсив­ности обмена и скорости роста этого вида, причем в качестве исходных данных использована модель линейного роста.

По результатам многолетних исследований морские ежи y юного побере­жья Хоккайдо был охарактеризован годовой баланс популяции в суммарной сухой массе и в массе азота. В природной части этого баланса учитывались начальная биомасса, рост, иммиграции и пополнение молодью; в расходной – конечная биомасса, естественная смертность и выселение, вымет гамет и про­мысел. Исходя из количества выдаваемых ежами макрофитов было рассчитано, что ростовой коэффициент, выраженный в сухом веществе, составляет около 10 %, a полезная продукция – 4 %. Годовое потребление пищи популяцией ежей составляет около половины годового прироста (продукции) популяции донных макрофитов – ламинарии и ульвы.

Сопоставление данных, полученных по размерно-частотами гистограм-мам и по зонам роста на пластинках скелета, позволило В.А. Брыкову устано­вить, что максимальный возраст ежей в заливе Восток составляет 16 лет; боль­шинство животных имеют возраст 4-7 лет, однако особи с возрастом более 10 лет встречаются довольно часто. Максимальный линейный прирост y ежей от­мечен на первом году жизни, максимальный прирост массы тела – на третьем году. Темпы линейного роста и роста массы значительно снижаются после до­стижения половозрелости в возрасте трёх лет, хотя увеличение линейных раз­меров происходит на протяжении всей жизни.